接口与通信习题参考答案

习题一

1.什么是接口？

接口就是微处理器CPU与外部世界的连接部件，是CPU与外界进行信息交换的中转站。

2.为什么要在CPU与外设之间设置接口？

在CPU与外设之间设置接口主要有4个原因：

（1）CPU与外设二者的信号不兼容，包括信号线的功能定义、逻辑定义和时序关系

（2）CPU与外设的速度不匹配，CPU的速度快，外设的速度慢

（3）若不通过接口，而由CPU直接对外设的操作实施控制，会使CPU处于穷于应付与外设打交道之中，大大降低CPU的效率

（4）若外设直接由CPU控制，会使外设的硬件结构依赖于CPU，对外设本身的发展不利。

3.接口技术在微机应用中起的作用？

随着计算机技术的高速发展，计算机的应用越来越广泛。然而，在微机系统中，微处理器的强大功能必须通过外部设备才能实现，而外设与微处理器之间的信息交换和通信又是靠接口来实现的，所以，接口技术成为了一门关键技术，它直接影响微机系统的功能和微机的推广应用。

4.接口电路的硬件一般由哪几部分组成？

接口电路的硬件一般由以下几部分组成：

（1）基本逻辑电路：包括命令寄存器、状态寄存器和数据缓冲寄存器，是接口电路中的核心

（2）端口地址译码电路：实现设备的选择功能

（3）供选电路：根据不同任务和功能要求而添加的功能模块电路。

5.接口电路的软件控制程序一般包括哪几部分？

接口电路的软件控制程序一般包括以下的程序段，各部分程序是相互渗透、融为一体的：

（1）初始化程序段：对可编程接口芯片进行初始化编程

（2）传送方式处理程序段：不同的传送方式（查询、中断、DMA方式）程序段不同

（3）主控程序段：完成接口任务的程序段

（4）程序终止与退出程序段：程序退出前对接口电路中硬件进行保护的程序段

（5）辅助程序段：人－机对话、菜单等

6.接口电路的结构有哪几种形式？

接口电路的结构主要有四种：

（1）固定式结构：不可编程的接口电路，结构简单、功能单一、固定

（2）半固定式结构：由PAL或GAL器件构成的接口电路，功能和工作方式可以通过改写内部的逻辑表达式来改变，但逻辑表达式一旦烧入芯片，其功能和工作方式就固定下来了

（3）可编程结构：其功能和工作方式可由编程指定，使用灵活、适应面广，且种类繁多

（4）智能型结构：芯片本身就是一个微处理器，外设的全部管理都由智能接口完成，如I/O处理器I0809或通用单片机

7.CPU与接口之间有哪几种传送数据的方式？它们各应用在什么场合？

CPU与接口之间的数据传送方式主要有查询方式、中断方式和DMA方式：

（1）查询方式：主要用于CPU不太忙且传送速度不高的情况下。无条件传送方式作为查询方式的一个特例，主要用于对简单I/O设备的控制或CPU明确知道外设所处状态的情况下。

（2）中断方式：主要用于CPU的任务比较忙的情况下，尤其适合实时控制和紧急事件的处理

（3）DMA方式（直接存储器存取方式）：主要用于高速外设进行大批量数据传送的场合。

习题二

8.什么是端口？

端口是接口电路中能被CPU直接访问的寄存器。

9.I/O端口的编址方式有几种？各有何特点？

I/O端口的编址方式有两种——统一编址方式（存储器映象方式）和独立编址方式（I/O映象方式、专用I/O 指令方式）

（1）统一编址方式：从整个寻址空间中划出一部分给I/O设备，其余的给存储器，通过地址码区分操作对象是存储器还是I/O，二者的地址码不重叠。这种方式的优点是①I/O端口的编址空间大，且易于扩展②I/O指令丰富、功能齐全；缺点是①存储器的地址空间减少，达不到系统最大的寻址空间②I/O指

令比独立编址方式的专用I/O指令长，译码时间长，执行速度慢

（2）独立编址方式：存储单元与I/O端口分别编址，地址码重叠，通过操作码区分操作对象是存储器还是I/O。这种方式的优点是①I/O端口不占存储器的编址空间，使存储器的容量可达系统的最大寻址能力②I/O指令短、执行速度快；指令清晰、可读性强；缺点是①I/O端口地址范围一旦确定，不易扩展

②I/O指令种类有限，操作单一

10.通常所说的I/O操作是指CPU直接对I/O设备进行操作，这话对吗？

这话不对，I/O操作是指I/O端口操作，即访问与I/O设备相关的端口，而不是对I/O设备直接操作。

11.在独立编址方式下，CPU采用什么指令来访问端口？

独立编址方式下，采用专用的I/O指令——输入/输出指令（如PC系列微机中的IN、OUT）来访问端口。

12.在I/O指令中端口地址的宽度及寻址方式有哪两种？

PC系列微机中，I/O指令对端口的寻址方式有两种：直接寻址和间接寻址（必须由DX间址）。

直接寻址方式中，端口地址的宽度为8位，即地址范围是00H～FFH；

间接寻址方式中，端口地址的宽度为16位，即地址范围是0000H～FFFFH。

13.CPU从端口读数据或向端口写数据是否涉及到一定要与存储器打交道？

通常所说的CPU从端口读数据或向端口写数据，仅仅是指I/O端口与CPU的累加器之间的数据传送，并未涉及数据是否传送到存储器。由于累加器只能保存一个数据，所以在实际中通常是I/O与存储器交换数据。14.I/O地址线用作端口寻址时，高位地址线和低位地址线各作何用途？如何决定低位地址线的根数？

一般情况下，高位地址线与控制信号线进行逻辑组合，经译码电路产生I/O接口芯片的片选信号——

CS

实现片间选择；低位地址线不参与译码，直接与I/O接口芯片的地址线相连——实现I/O接口芯片的片内端口选择。

低位地址线的根数由I/O接口芯片内部的端口数量决定，如果I/O接口芯片内部有2n个端口（其引脚上一定有n根地址线），那么，寻址端口时，低位地址线的根数就是n。

习题三

15.计数、定时与频率、声音以及音乐之间有什么关系？

定时和计数的本质是相同的，当计数的基本脉冲是标准的时间单元时，计数就变成了定时。定时输出脉冲的周期的倒数就是频率。由定时输出的脉冲可以产生声音，脉冲的频率就决定了声音的频率。脉冲频率高，声音的音调高（听起来尖锐）；脉冲频率低，声音的音调低（听起来低沉）。而由频率不同、持续时间不同的声音就可以产生动听的音乐。

16.微机系统的定时有哪两类？何谓时序配合？

微机系统中的定时分为内部定时和外部定时两类。

内部定时是指计算机本身运行的时间基准或时序关系，是用户无法更改的。

外部定时是指外部设备实现某种功能时，本身所需要的一种时序关系，需要用户根据外设的要求进行安排。

时序配合是指用户在考虑外设与CPU连接时，不能脱离计算机的定时要求，即以计算机的时序关系为依据来设计外部定时机构，以满足计算机的时序要求。

17.微机系统中的外部定时有哪两种方法？其特点如何？

微机系统中的外部定时有软件定时和硬件定时两种方法。

软件定时：利用CPU执行指令需要一定时间的特点产生延时。这种方法不需增加硬件设备，只需编制延时程序即可；但是它降低了CPU的效率，浪费了CPU的资源，而且由于同样的延时程序在不同计算机上运行的时间会不同，所以通用性比较差。

18.8253定时/计数器有那些特点？

8253是一个减1的定时/计数器（逆计数器），它内部有3个相互独立的16位减1计数通道，每个通道有自己独立的计数脉冲输入信号（CLK）、门控信号（GATE）和计数/定时到的输出信号（OUT），每个通道有6种工作方式，1个通道最多可以计65536个脉冲。

19.8253初始化编程包括哪两项内容？

在对8253进行始化编程时，首先向命令寄存器中写入方式字，选择计数通道、工作方式、计数初值的长度及写入顺序、计数码制。然后按方式字的要求向选定的计数通道中写入计数初值。

20.8253有哪几种工作方式？区分不同工作方式的特点体现在哪几个方面？为什么3方式使用最普遍？

8253有6种工作方式——方式0～方式5。区分不同工作方式的特点主要体现在以下的4个方面：

（1）启动计数器的触发方式不同